Ученые и конструкторы, создавшие ПЛ

p> В связи с решением Кораблестроительного Отделения о теоретической разработке вопросов подводного плавания, большая работа была выполнена В.
Купреяновым. Эта работа касалась проблемы вертикальной устойчивости лодки на подводном ходу.

В своих исследованиях Купреянов рассматривал, какие силы влияют на подводный корабль при его движении. Он пришел к выводу, что на лодку действуют непрерывно изменяющиеся силы, которые вместе с водоизмещением корабля участвуют в определении движения судна как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Рассматривая основные действующие силы - волновое и гидродинамическое сопротивления - Купреянов искал ту наивыгоднейшую форму подводной лодки, при которой можно свести к минимуму вертикальное движение корабля на подводном ходу.

В поисках условий динамического равновесия Купреянов пришел к выводу, что силы, влияющие на вертикальную устойчивость, в большей степени зависят от образований корпуса, нагрузки лодки и расположения движителя. Сравнивая эти условия с причинами, нарушающими вертикальную устойчивость, Купреянов пришел к выводу о возможности совмещения их в одном корабле. Он указывал, что главным условием вертикальной устойчивости является устранение у подводной лодки пары сил (движущей и сопротивления воды), чтобы направления этих сил совмещались в одну прямую линию. Для этой цели Купреянов предлагал располагать ось гребного вала по той прямой, которая представляет направление равнодействующей силы сопротивления воды. Это условие может быть выполнено только тогда, когда корпус подводной лодки будет иметь такую форму, при которой равнодействующая всех сопротивлений, действующих на разные части поверхности корпуса, будет направлена по оси симметрии (что, в свою очередь, может быть достигнуто лишь в том случае, если подводная лодка будет иметь форму тела вращения).

Своими исследованиями Купреянов указал конструкторам путь для уничтожения вращающего момента, происходящего от несовпадения сил, действующих на подводную лодку при ее движении. В заключение он отмечал, что весьма удовлетворительные результаты регулирования движения торпеды объясняются не только хорошей работой приборов управления, но главным образом тем, что торпеда представляет собой по форме тело вращения.

Наряду с глубокими исследованиями Купреянова, направляющими мысль изобретателей на поиски более совершенных форм корпуса подводной лодки, печатались и многочисленные статьи других авторов-противников развития подводного плавания. Одни из них считали нецелесообразным развитие подводного кораблестроения для военных целей, другие - доказывали бесплодность “домогательства” подводного плавания.

Так, например, генерал Константинов в своем отзыве о проекте подводной лодки русского изобретателя Н. Спиридонова писал:

“В начале нынешнего столетия обладание подводной лодкой или производство по сему предмету опытов могло произвести опасение в противнике, не бесполезное для общего хода военных действий, как это обнаружило опасение, порожденное в Англии изысканиями Фультона, производимыми во Франции; но теперь нельзя надеяться даже и на эту косвенную выгоду в военном отношении предприятием опытов над подводными лодками. ..”

Другой автор, капитан 1 ранга Зеленой, излагая свои соображения в связи с неудачными испытаниями подводной лодки Александровского, приходил к таким выводам:

“Подводное судно не может стоять на известной глубине неподвижно, потому что для достижения такой глубины оно должно попеременно то прибавлять, то убавлять свой вес и от этого постоянно будет двигаться вниз и вверх, не имея для себя никакой опоры в окружающей его воде. То же самое колебательное движение в вертикальной плоскости имеет оно при своем движении..., следовательно ожидать каких-нибудь практических результатов от осуществления к постройке подводных лодок нельзя...”.

Заслуги И. Ф. Александровского в истории развития отечественного подводного плавания бесспорны. Ему удалось решить задачу постройки большой металлической подводной лодки с механическим двигателем, причем впервые была осуществлена двух-вальная машинная установка. На своей лодке
Александровский применил (также впервые) продувание водяного балласта сжатым воздухом, как это осуществляется и на современных подводных лодках.
Впервые на русской подводной лодке был применен магнитный компас.

Творческое проникновение в суть гидродинамических явлений, сопутствующих движению лодки в водной среде, дало Александровскому возможность уяснить необходимость установки кормовых горизонтальных рулей, несмотря на трудность их устройства в кормовой части лодки, где расположены машинная установка и линии гребных валов. Отметим здесь, что американские лодки типа “Давид”, строившиеся в США в тот же период, имели только носовые горизонтальные рули.

Кормовые горизонтальные рули являются главными и на современных подводных лодках. На первый взгляд кажется, что при равенстве площадей кормовых и носовых горизонтальных рулей их эффективность будет одинакова.
Но это не так. Дело в том, что гидродинамический момент кормовых горизонтальных рулей всегда будет одного знака, т. е. вращающий момент будет равен сумме моментов корпуса и рулей. При действии же носовых горизонтальных рулей гидродинамический момент корпуса будет направлен обратно моменту рулей, т. е. вращающий момент в этом случае будет равен разности моментов корпуса и моментов рулей.

К сожалению, скорость хода лодки Александровского была столь мала, что он не мог проверить эффективность примененных им кормовых горизонтальных рулей. На современных лодках обычно применяются и кормовые и носовые горизонтальные рули. Маневр всплытия или погружения лодки производят, как правило, при действии кормовыми горизонтальными рулями, а для удержания лодки на заданной глубине пользуются носовыми горизонтальными рулями, которые создают угол атаки, противоположный углу атаки корпуса лодки.

Александровский разработал и в 1875 г. представил проект переделки своей подводной лодки в полупогружающееся миноносное судно водоизмещением
630 т с “громадной скоростью хода”, причем предлагал заменить пневматическую машину паровой с мощностью около 700 л. с. Этот проект, как и все другие его предложения, принят не был. Одолеваемый нуждой изобретатель предложил следующий свой проект (погружающееся миноносное судно длиной 41 м и водоизмещением 460 т) Франции, но и французское правительство не сочло возможным выплатить Александровскому сколько-нибудь приличное вознаграждение.

В конце восьмидесятых годов И. Ф. Александровский снова вернулся к идее коренной реконструкции своей лодки. Он разработал новый проект, по которому вооруженная 12 торпедами лодка должна была иметь надводный ход 10-
12 узлов и запас энергии (пневматический двигатель 150 л. с.) для подводного плавания в течение 7 часов.

Свыше 35 лет трудился И. Ф. Александровский над своим изобретением.
Замечательный патриот родины, он сделал все, что мог на пользу укрепления боевой мощи русского флота. Но его деятельность не нашла поддержки у царского правительства. Он разорился и в 1894 г. умер, забытый всеми, в больнице для бедных.

6. ПОДВОДНЫЕ ЛОДКИ С. К. ДЖЕВЕЦКОГО

Русско-турецкая война 1877-1878 гг. вызвала в России появление и новых проектов подводных лодок. Изобретатели штабс-капитан Томашевич , коллежский асессор Войницкий, механик Зарубин-почти одновременно и независимо друг от друга предложили проекты подводных лодок, приводимых в движение электродвигателем. В те времена можно было питать двигатели электроэнергией только от маломощных гальванических элементов, не обеспечивавших длительности хода под водой. По этой причине предложенные проекты лодок были отклонены Морским Техническим комитетом.

Проблема обеспечения длительного плавания под водой была решена лишь с появлением электрических аккумуляторов. Первую в России подводную лодку с электрическими аккумуляторами построил выдающийся инженер и изобретатель С.
К. Джевецкий.

Степан Карлович Джевецкий родился в 1843 г. в богатой и знатной дворянской семье. Родители его владели крупными поместьями в Волынской губернии, имением на берегу Черного моря, домом в Варшаве. Большую часть времени они жили в Париже, где и воспитывался С. К. Джевецкий, получивший высшее техническое образование в Центральном инженерном училище.

В 1877 г. Джевецкий поступил добровольцем в Черноморский флот и плавал рядовым на вооруженном пароходе “Веста”, который под командованием капитана
2 ранга Баранова отличился в бою с турецким броненосцем “Фехти-Булленд”. В этом бою на “Весте” было убито и ранено 50% личного состава. Среди особо отличившихся был Джевецкий, награжденный за храбрость георгиевским крестом.

С. К. Джевецкий предложил командованию построить подводную лодку, проект которой он начал разрабатывать еще в 1876 г. Не получив никакой материальной поддержки, Джевецкий построил подводную лодку на свои средства. Это была очень маленькая одноместная подводная лодка длиной около
5 м. Движение лодки обеспечивалось вращением гребного винта при помощи педального привода. Для дыхания в закрытой лодке имелся запас воздуха в баллоне. Сжатый воздух использовался и для продува- работавший тогда на Невском заводе, где производилось изготовление деталей лодок. П. А. Титов улучшил и по-своему организовал заготовку деталей корпуса: согласовав пазы, сделал накрой для последующего соединения при сборке и по точному шаблону заранее прокалывал в листах дыры для заклепок. Собирать корпуса из заготовленных таким образом листов обшивки было гораздо проще и быстрее. По соображениям секретности изготовление деталей и сборка производились на разных заводах.

Лодка третьего варианта имела длину 6 м. Ее экипаж, состоявший из четырех человек, помещался в середине лодки на скамейке (двое лицом к носу, а двое-к корме). Нажимая ногами на педали, подводники вращали гребной винт, который соединялся с гребным валом при помощи шарнира и мог поворачиваться специальным приспособлением на некоторый угол в горизонтальной плоскости
(т. е. служил рулем). Система погружения на этой лодке была такой же, как и на ее прототипе. Вода принималась в балластную цистерну через приемный клапан, расположенный в нижней ее части. Для всплытия лодки вода удалялась из цистерны через тот же клапан сжатым воздухом.

Горизонтальные рули на лодках Джевецкого отсутствовали. На первой лодке в носовой части имелся цилиндр с подвижным поршнем, открытый с наружного конца. Передвижением поршня вперед можно было вытеснять воду из цилиндра, вследствии чего нос лодки становился легче и привсплывал; при движении поршня в обратную сторону лодка погружалась на большую глубину.

На лодке второго варианта Джевецкий применил два гребных винта - в носу и в корме. Носовой гребной винт можно было поворачивать на некоторый угол в вертикальной плоскости, благодаря чему обеспечивалось всплытие или погружение лодки на подводном ходу.

На лодках третьего варианта Джевецкий оставил только кормовой винт с приспособлением, позволяющим поворачивать его в горизонтальной плоскости
(как и в предыдущих вариантах) с целью использования в качестве вертикального руля.

Для удерживания глубины на подводном ходу на лодках третьего варианта был применен передвижной груз на червячном валу; перемещением этого груза в нос или в корму можно было изменять дифферент лодки и заставлять ее всплывать или погружаться в зависимости от того, в какую сторону передвинут груз.

На лодках была осуществлена регенерация воздуха. Для этой цели имелся воздушный насос с приводом от гребного вала, засасывавший испорченный воздух и прогонявший его через раствор едкого натрия, поглощавший углекислоту. Для поддержания постоянства состава воздуха в лодке по мере надобности выпускали кислород из специального баллона.

На лодках Джевецкого имелись два перископа, в конструктивном отношении более совершенных, чем перископ на подводной лодке Шильдера. Перископы помещались в водонепроницаемых коробках с сальниковой набивкой; вращая их, можно было обозревать весь горизонт.

Лодки имели на вооружении по две мины, расположенные в особых углублениях снаружи лодки и обладавшие положительной плавучестью. При нахождении лодки под неприятельским кораблем можно было отдать стопора, удерживающие мины, и последние, всплывая, прижимались к днищу корабля; после этого лодка, отойдя на безопасное расстояние, взрывала мины.

Из построенных 50 подводных лодок 34 были отправлены по железной дороге в Севастополь, а 16-оставлены в Кронштадте. Имелось в виду, что в условиях небольших глубин в районе Кронштадта лодки, в случае приближения неприятельских кораблей, могли быть использованы для обороны наряду с минами заграждения.

С появлением аккумуляторов ' Джевецкий разработал четвертый вариант лодки с новым источником электрической энергии - аккумулятором - и электродвигателем мощностью 1 л. с. для движения как под водой, так и над водой. Это была первая в мире подводная лодка с электрическим двигателем.
Ее появление означало новый крупный шаг вперед в развитии подводного плавания. Отметим, что на этой лодке вместо гребного винта и рулевого устройства был впервые в мире применен водометный движитель. Скорость лодки оказалась недостаточной (3 узла) и в дальнейшем от применения водометов
Джевецкий отказался.

Характерной особенностью проектов всех подводных лодок периода 1870-
1880 гг. прошлого века было стремление к созданию

Электрические аккумуляторы со свинцовыми пластинами и 10%-ным раствором серной кислоты были предложены в 1860 г. во Франции П л а н т е.
Более совершенную конструкцию свинцового пастированного аккумулятора создал в 1881 г. Д. А. Л а ч и н о в. Ему же принадлежит идея применения губчатого свинца для электрических кислотных аккумуляторов. В начале 1883 г. русский электротехник Е. П. Тверетинов разработал и сконструировал аккумулятор с решетчатыми пластинами. Аккумуляторы подобного типа получили широкое распространение в промышленности лодок малого водоизмещения с тем, чтобы можно было доставлять их в район боевого использования, подняв на борт парохода, подобно минным катерам. Этим требованиям полностью удовлетворяли лодки Военного ведомства: на их корпусах имелись специальные рымы для подъема на надводный корабль, оборудованный соответствующими шлюпбалками и кильблоками.

Подводные лодки Военного ведомства пробыли в строю около пяти лет, но с появлением торпед оказались устаревшими. В 1886 г., когда оборона побережья была передана в Морское ведомство, все лодки, состоявшие в ведении крепостей, были исключены из состава обороны ввиду устарелости их оружия и несовершенства техники (движение мускульной силой, ручной подвод мин к борту неприятельского корабля). Часть исключенных из состава флота подводных лодок Джевецкого, построенных в 1879-1881 гг., долгое время находилась в Кронштадтском порту в состоянии консервации. Однако идея подводных лодок береговой обороны не устарела до настоящего времени и находит выражение в развитии современных “карликовых” подводных лодок.

Джевецкий одним из первых оценил возможности применения новых мощных источников электрической энергии-аккумуляторов - и нового оружия - торпед
-для создания мореходных атакующих лодок большего размера. В эти годы им были изобретены оказавшиеся очень удачными наружные торпедные аппараты решетчатого типа. Этими аппаратами Джевецкий предлагал вооружать подводные лодки своих последующих проектов.

В 1892г. Морской Технический комитет рассматривал очередной (шестой по счету) проект С. К. Джевецкого, разработанный им при участии А. Н.
Крылова. Предлагалось построить большую, вооруженную торпедами подводную лодку (“надводный и подводный миноносец”) водоизмещением до 120-150 т с раздельными двигателями (паровая машина 300 л. с. для надводного хода и электромотор 100 л. с. с аккумуляторами для подводного хода).

Лодка должна была иметь двойной корпус (с набором между обшивками), рассчитанный на глубину погружения до 20 м. Этот проект был отклонен русским Морским министерством Впоследствии он был признан лучшим на международном конкурсе, проводившемся Францией в 1896 г.).

В 1892-1896 гг. С. К. Джевецкий (также при участии А. Н. Крылова) разработал оригинальный проект сравнительно большого полупогружающегося корабля - “водобронного миноносца”. По проекту этот корабль должен был состоять из двух частей: погружающегося прочного корпуса и верхней надстройки, заполненной пробкой (этот своеобразный поплавок должен был удерживать корабль у поверхности).

Первоначальный проект был представлен в Морской Технический комитет в
1897 г. Для проверки принципа “водобронности”, т. е. защиты погружением от действия артиллерийского огня, был построен отсек, представляющий часть миноносца. Отсек был подвергнут целому ряду последовательных испытаний- обстрелам из корабельных орудий с различной дистанции. Оказалось, что этого рода суда неуязвимы даже при поражении 6-дюймовыми фугасными снарядами.

Для погружения миноносца в “водобронное” положение в нижние балластные цистерны принималось около 60 г воды, после чего открывались шпигаты у ватерлинии в надстройке; при погружении корабля наполнялось водой все межпалубное пространство и над водою оставалась лишь пробковая палуба (2- футовый слой пробковой массы представляет запас плавучести около 80 т) обеспечивающая плавучесть и остойчивость миноносца в целом. При
“водобронном” положении все жизненные части миноносца были защищены 6- футовым слоем воды.

Этот проект также не был осуществлен, хотя он и представлял выдающееся достижение, во многом опережавшее техническую мысль за рубежом.

В дальнейшем С. К. Джевецкий несколько раз переделывал этот проект, а кроме того, разработал еще два проекта подводных лодок с единым двигателем.

Кроме исследований и опытов в области строительства подводных лодок,
Джевецкий посвятил ряд научных работ аэродинамике. В 1892 г. Джевецкий выдвинул новую теорию расчета гребного винта, сводившуюся к расчету его по элементам, причем элемент лопасти рассматривался как элемент крыла. Такой метод использован во всех последующих расчетах воздушного винта, в том числе и в вихревой теории Жуковского.

7. НЕОСУЩЕСТВЛЕННЫЕ ПРОЕКТЫ ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Предложение Федоровича. Участник испытаний подводной лодки Бауэра лейтенант Федорович, ознакомившись с проектом лодки Александровского, в
1865 г. выступил со своим предложением. В отличие от ранее построенных лодок Бауэра и Александровского, Федорович предложил форму корпуса лодки в виде яйца. Для изменения глубины погружения и регулирования ее на подводном ходу Федорович предлагал применить два вертикальных гребных винта, расположенных в сквозных цилиндрах в средней по длине части лодки (снаружи, по бортам).

Высказав лишь общие соображения о постройке модели такой подводной лодки, Федорович не развил их в виде проекта, полагая, что таковой будет разработан после принятия его общих соображений. Но именно из-за отсутствия проекта предложение Федоровича не было принято,

Позднее, будучи уже в чине контр-адмирала, Федорович продолжал интересоваться развитием подводного плавания в России. В 1886 г. он увидел в журнале “Новь” (№ 10 за март месяц) рисунок подводной лодки Норденфельда, построенной для датского флота. Федорович, обратив внимание на некоторые достоинства этой лодки, высказал сожаление, что Россия потратила много средств на постройку подводных лодок, но так и не добилась больших результатов. Сетования Федоровича вызывались, в частности, тем, что на лодке Норденфельда были осуществлены его идеи в части применения вертикальных винтов для изменения глубины погружения лодки на подводном ходу. В связи с этим он написал письмо на имя начальника Главного Морского
Штаба, в котором указывал, что снова возвращается к своему проекту
(находившемуся у его сына, мичмана Федоровича).

Его проект был снова рассмотрен и признан устаревшим, так как новые проекты других изобретателей во многом опередили предложение Федоровича.

Проект А. Лазарева. Отставной поручик А. Лазарев в 1869 г. представил в Главный Штаб проект подводной лодки, о которой писал:

“Длина ее около семи сажен, ширина - около двух и вышина - около полутора сажен. Экипаж с командиром семь человек. Неприятельские суда высматриваются посредством камер-обскур, из которых одна-посредине и две на носу лодки. Лодка сия может быть под водою неопределенное время, имея постоянно свежий воздух через особую подвижную и складную трубу, которая при сближении с неприятелем будет вдвигаться в лодку”.

Далее Лазарев писал, что его лодка “будет состоять из разных отделений, сообщающихся между собой особыми герметическими крышками, скоро закрывающимися задвижками, и снабжены будут трубками, указывающими на присутствие в них воды”.

Проект Лазарева также не был реализован.

Проект братьев И. и А. Карышевых. Одним из наиболее достойных внимания был проект подводной лодки, созданный братьями И. и А. Карышевыми. Весной
1881 г. они обратились в Императорское Русское Техническое Общество с заявлением о том, что ими разработан проект подводной лодки и они просят
Совет Общества о его рассмотрении. Лодка предназначалась ими в первую очередь для выполнения научных исследований.

Комиссия рассмотрела проект с точки зрения:

- формы корпуса лодки, способности его удовлетворять требованиям подводного плавания и правильности его конструкции;

- целесообразности выбранного составителями проекта двигателя и надлежащего сопротивления предложенных к употреблению материалов;

- условий пребывания экипажа в предложенной подводной лодке во время действия ее под водой и в особенности на больших глубинах.

Программа работы комиссии была определена необходимостью ответить на четыре вопроса, предложенных самими составителями проекта:

1) верен ли представленный ими расчет сопротивления корпуса подводного судна давлению 37 кг/см2, т. е. способно ли судно пребывать без вреда для себя и людей на глубине 370 -м?

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5

МЕНЮ

Ученые и конструкторы, создавшие ПЛ

ИНТЕРЕСНОЕ